Основа линолеума тзи что значит

ТЕОРИИ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ

На этой странице описываются теории кислот и оснований Аррениуса, Бронстеда-Лоури и Льюиса, а также объясняются взаимосвязи между ними. Это также объясняет концепцию конъюгированной пары - кислота и сопряженное с ней основание или основание и сопряженная с ней кислота.

Теория кислот и оснований Аррениуса

Теория

Нейтрализация происходит потому, что ионы водорода и ионы гидроксида реагируют с образованием воды.

Ограничения теории

Соляная кислота нейтрализуется как раствором гидроксида натрия, так и раствором аммиака.В обоих случаях вы получаете бесцветный раствор, который можно кристаллизовать, чтобы получить белую соль - хлорид натрия или хлорид аммония.

Это явно очень похожие реакции. Полные уравнения:

В случае с гидроксидом натрия ионы водорода из кислоты реагируют с ионами гидроксида из гидроксида натрия - в соответствии с теорией Аррениуса.

Однако в случае с аммиаком, похоже, нет никаких гидроксид-ионов!

Но если вы внимательно посмотрите на уравнения, аммиак находится в растворе - NH _{3 (водн.)} .Аммиак реагирует с водой следующим образом:

Это обратимая реакция, и в типичном разбавленном растворе аммиака около 99% аммиака остается в виде молекул аммиака. Тем не менее, там есть ионы гидроксида, и они реагируют с ионами водорода точно так же, как ионы гидроксида из гидроксида натрия.

Таким образом, вы можете почти оправдать аммиак как основание по определению Аррениуса - он действительно производит ионы гидроксида в растворе. Но большая часть реакции будет прямой реакцией между молекулами аммиака и ионами водорода, что не соответствует определению Аррениуса.

Такая же реакция происходит между газообразным аммиаком и газообразным хлористым водородом.

В этом случае в растворе нет ионов водорода или гидроксид-ионов - потому что нет никакого раствора. Теория Аррениуса не считала бы это кислотно-щелочной реакцией, несмотря на то, что она дает тот же продукт, что и когда два вещества находились в растворе. Это глупо!

Теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури

Теория

Связь между теорией Бронстеда-Лоури и теорией Аррениуса

Теория Бронстеда-Лоури никоим образом не противоречит теории Аррениуса - она ​​лишь дополняет ее.

Ионы гидроксида по-прежнему являются основаниями, потому что они принимают ионы водорода из кислот и образуют воду.

Кислота производит ионы водорода в растворе, потому что она реагирует с молекулами воды, отдавая им протон.

Когда газообразный хлористый водород растворяется в воде с образованием соляной кислоты, молекула хлористого водорода отдает протон (ион водорода) молекуле воды. Координатная (дательная ковалентная) связь образуется между одной из неподеленных пар кислорода и водорода из HCl.Образуются ионы гидроксония, H ₃ O ⁺ .

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.

Когда кислота в растворе реагирует с основанием, то, что на самом деле действует как кислота, является ион гидроксония.Например, протон передается от иона гидроксония к иону гидроксида с образованием воды.

Показаны электроны, но исключены внутренние:

Важно понимать, что всякий раз, когда вы говорите об ионах водорода в растворе, H ⁺ _(водн.) , на самом деле вы говорите об ионах гидроксония.

Проблема хлористого водорода / аммиака

Это больше не проблема с использованием теории Бронстеда-Лоури.Независимо от того, говорите ли вы о реакции в растворе или в газообразном состоянии, аммиак является основанием, потому что он принимает протон (ион водорода). Водород присоединяется к неподеленной паре на азоте аммиака через координационную связь.

Если он находится в растворе, аммиак принимает протон от иона гидроксония:

Если реакция происходит в газообразном состоянии, аммиак принимает протон непосредственно от хлористого водорода:

В любом случае аммиак действует как основание, принимая ион водорода из кислоты.

Сопряженные пары

Когда хлористый водород растворяется в воде, почти 100% его реагирует с водой с образованием ионов гидроксония и хлорид-ионов. Хлористый водород - сильная кислота, и мы склонны записывать это как одностороннюю реакцию:

Более подробную информацию о сильных и слабых кислотах вы найдете на другой странице в этом разделе.

Фактически, реакция между HCl и водой обратима, но только в очень незначительной степени. Для обобщения рассмотрим кислотную ГК и думайте, что реакция обратима.

Размышляя о прямой реакции :

Но существует также обратная реакция между ионом гидроксония и ионом A ^- :

Обратимая реакция содержит двух кислот и двух оснований.Мы думаем о них парами, называемыми сопряженными парами .

Когда кислота HA теряет протон, она образует основание A ^- . Когда основание A ^- снова принимает протон, оно, очевидно, повторно связывает кислоту, HA. Эти двое - сопряженная пара.

Члены пары конъюгатов отличаются друг от друга наличием или отсутствием переносимого иона водорода.

Если вы думаете о HA как о кислоте, то A ^- является ее сопряженным основанием.

Если вы думаете об A ^- в качестве основания, то HA - это его сопряженная кислота.

Вода и ион гидроксония также являются сопряженной парой. Если рассматривать воду как основание, ион гидроксония - это сопряженная с ней кислота, потому что у нее есть дополнительный ион водорода, который он может снова отдать.

Если рассматривать ион гидроксония как кислоту, то вода является его сопряженным основанием. Вода может снова принять ион водорода, чтобы преобразовать ион гидроксония.

Второй пример сопряженных пар

Это реакция между аммиаком и водой, которую мы рассмотрели ранее:

Сначала подумайте о прямой реакции.Аммиак является основанием, потому что он принимает ионы водорода из воды. Ион аммония является его сопряженной кислотой - он может снова высвободить этот ион водорода, чтобы преобразовать аммиак.

Вода действует как кислота, а сопряженное с ней основание - ион гидроксида. Ион гидроксида может принимать ион водорода для преобразования воды.

Если посмотреть на это с другой стороны, ион аммония - это кислота, а аммиак - сопряженное с ней основание. Ион гидроксида является основанием, а вода - его сопряженной кислотой.

Амфотерные вещества

Возможно, вы заметили (хотя, вероятно, нет!), Что в одном из последних двух примеров вода действовала как основание, тогда как в другом - как кислота.

Вещество, которое может действовать как кислота или основание, описано как амфотерное .

Амфипротное вещество - это вещество, которое может как отдавать ионы водорода (протоны), так и принимать их. Вода - хороший пример такого соединения. Вода действует как кислота (отдавая ионы водорода) и как основание (принимая их). «Протонная» часть слова относится к ионам водорода (протонам), которые либо передаются, либо принимаются. Другими примерами амфипротонных соединений являются аминокислоты и ионы, подобные HSO ₄ ^- (которые могут терять ион водорода с образованием сульфатных ионов или принимать один с образованием серной кислоты).

Но помимо того, что эти соединения являются амфипротонными, они также являются амфотерными . Амфотерный означает, что они вступают в реакцию как с кислотами, так и с основаниями. Так в чем разница между этими двумя терминами?

Все амфипротические вещества также являются амфотерными, но обратное неверно. Есть амфотерные вещества, которые не отдают и не принимают ионы водорода, когда действуют как кислоты или основания. Существует совершенно новое определение кислотно-основного поведения, с которым вы вот-вот столкнетесь (теория Льюиса), которое вовсе не обязательно связано с ионами водорода.

Кислота Льюиса - акцептор электронной пары; Основание Льюиса является донором электронной пары (см. ниже).

Некоторые оксиды металлов (например, оксид алюминия) являются амфотерными - они реагируют как кислоты, так и основания. Например, они реагируют как основания, потому что ионы оксида принимают ионы водорода для образования воды. Это не проблема с точки зрения определения амфипротона, но проблема с кислотой. Оксид алюминия не содержит ионов водорода, которые можно было бы отдавать! Но оксид алюминия реагирует с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия, с образованием сложных алюминатных ионов.

Вы можете представить себе неподеленные пары на ионах гидроксида как образующие дативные ковалентные (координатные) связи с пустыми орбиталями в ионах алюминия. Ионы алюминия принимают неподеленные пары (действуя как кислота Льюиса). Таким образом, оксид алюминия может действовать как кислота и основание - и поэтому он амфотерный. Но это не амфипротонный, потому что и кислотной и основной реакции не включают ионы водорода.

Я провел более 40 лет преподавания (в лаборатории, через книги и Интернет), ни разу не использовал термин амфипротический! Я просто не вижу в этом смысла.Термин амфотерный означает все без исключения вещества, функционирующие как кислоты и основания. Термин амфипротический можно использовать только тогда, когда обе эти функции включают перенос ионов водорода - другими словами, его можно использовать только в том случае, если вы ограничены разговором о теории Бронстеда-Лоури. Лично я бы придерживался более старого, более полезного термина «амфотерный», если только ваша программа не требует, чтобы вы использовали слово «амфипротический».

Теория кислот и оснований Льюиса

Эта теория выходит далеко за рамки того, что вы обычно считаете кислотами и основаниями.

Теория

Связь между теорией Льюиса и теорией Бронстеда-Лоури

Базы Льюиса

Проще всего увидеть взаимосвязь, посмотрев, что именно делают основания Бронстеда-Лоури, когда они принимают ионы водорода. Мы рассмотрели три основания Бренстеда-Лоури - это гидроксид-ионы, аммиак и вода, и они типичны для всех остальных.

Теория Бренстеда-Лоури гласит, что они действуют как основания, потому что соединяются с ионами водорода.Причина, по которой они объединяются с ионами водорода, заключается в том, что у них есть неподеленные пары электронов - это то, что говорит теория Льюиса. Эти два полностью согласуются.

Так как это расширяет концепцию базы? На данный момент это не так - он просто смотрит на это под другим углом.

А как насчет других подобных реакций, например, аммиака или воды? Согласно теории Льюиса, любая реакция , в которой аммиак или вода использовали свои неподеленные пары электронов для образования координационной связи, будет считаться их действием в качестве основания.

Вот реакция, о которой вы найдете на странице, посвященной связыванию координат. Аммиак реагирует с BF ₃ , используя его неподеленную пару, чтобы образовать координационную связь с пустой орбиталью бора.

Что касается аммиака, то он ведет себя точно так же, как когда он реагирует с ионом водорода - он использует свою неподеленную пару для образования координационной связи. Если вы собираетесь описать его как основу в одном случае, имеет смысл описать его как базу и в другом случае.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.

кислоты Льюиса

Кислоты Льюиса являются акцепторами электронных пар.В приведенном выше примере BF ₃ действует как кислота Льюиса, принимая неподеленную пару азота. Согласно теории Бренстеда-Лоури, в BF ₃ нет ничего даже отдаленно кислого.

Это расширение термина кислота , выходящее далеко за рамки обычного использования.

А как насчет более очевидных кислотно-основных реакций - таких как, например, реакция между аммиаком и газообразным хлористым водородом?

То, что ровно принимает неподеленную пару электронов на азоте.В учебниках часто пишут так, как будто аммиак отдает свою неподеленную пару иону водорода - простому протону без электронов вокруг него.

Это заблуждение! Обычно в химических системах не бывает свободных ионов водорода. Они настолько реактивны, что всегда привязаны к чему-то другому. В HCl нет несоединенных ионов водорода.

Нигде на HCl нет пустой орбитали, которая могла бы принять пару электронов. Почему же тогда HCl - это кислота Льюиса?

Хлор более электроотрицателен, чем водород, а это означает, что хлористый водород будет полярной молекулой.Электроны в связи водород-хлор будут притягиваться к хлорному концу, оставляя водород слегка положительным, а хлор слегка отрицательным.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.

Неподеленная пара на азоте молекулы аммиака притягивается к слегка положительному атому водорода в HCl.По мере приближения электроны в связи водород-хлор еще больше отталкиваются к хлору.

В конце концов, между азотом и водородом образуется координационная связь, и хлор отрывается в виде хлорид-иона.

Это лучше всего показано с помощью обозначения «фигурная стрелка», обычно используемого в механизмах органических реакций.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.

Вся молекула HCl действует как кислота Льюиса. Он принимает пару электронов от аммиака и в процессе распадается. Кислоты Льюиса не обязательно должны иметь пустую орбиталь.

Заключительный комментарий к кислотам и основаниям Льюиса

Если вы студент британского уровня A ', вы можете иногда встретить термины кислота Льюиса и основание Льюиса в учебниках или других источниках.Все, что вам нужно запомнить:

Для всех общих целей придерживайтесь теории Бронстеда-Лоури.

Куда бы вы сейчас хотели отправиться?

В меню кислотно-щелочного равновесия. . .

В меню «Физическая химия». . .

В главное меню. . .

© Джим Кларк, 2002 г. (последнее изменение - сентябрь 2018 г.)